本发明涉及氢能汽车技术领域，尤其涉及一种燃料电池氢能汽车的换档系统及其控制方法。
背景技术：
随着氢燃料电池的大力推广，氢能汽车的应用越来越广泛。相比与传统燃油车，氢能汽车的换挡策略有所区别，若将传统燃油车的换挡操作直接应用与氢能汽车上，则会导致车辆在使用过程中易出现挂档问题，给驾驶员带来一些困扰。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了一种燃料电池氢能汽车的换档系统及其控制方法。
本发明提供一种燃料电池氢能汽车的换档系统及其控制方法，其主要包括以下步骤：
s1、判断档位开关、制动踏板、氢燃料电池系统、动力电池管理系统、高压配电箱和驱动系统的工作状态，若档位开关、制动踏板、氢燃料电池系统、动力电池管理系统、高压配电箱和驱动系统均处于正常状态，则进行下一步，若档位开关、制动踏板、氢燃料电池系统、动力电池管理系统、高压配电箱和驱动系统中任一处于故障状态，则整车控制器发送报警信息至hmi显示屏；
s2、当前档位开关的档位为n档，其目标档位为d档：若后驱动电机的转速大于s1且制动踏板的制动深度大于d11，或者后驱动电机的转速大于s2时，则整车控制器控制整车的逻辑档位调至d档，以完成目标档位的切换；若不满足上述条件，或档位开关、制动踏板、氢燃料电池系统、动力电池管理系统、高压配电箱、驱动系统中任一处于故障状态，则整车控制器发送无效换挡信息至hmi显示屏；
s3、当前档位开关的档位为d档，其目标档位为n档：若档位开关、制动踏板、氢燃料电池系统、动力电池管理系统、高压配电箱或驱动系统中有任一个系统的工作出现故障时，则整车控制器控制整车的逻辑档位调至n档，以完成目标档位的切换；
s4、当前档位开关的档位为n档，其目标档位为r档：若后驱动电机的转速小于s3且制动踏板的制动深度大于d1，或者后驱动电机的转速小于s4时，则整车控制器控制整车的逻辑档位调至r档，以完成目标档位的切换；若不满足上述条件，或档位开关、制动踏板、氢燃料电池系统、动力电池管理系统、高压配电箱、驱动系统中任一处于故障状态，则整车控制器发送无效换挡信息至hmi显示屏；
s5、当前档位为r档，而档位开关的目标档位为n档，若档位开关、制动踏板、氢燃料电池系统、动力电池管理系统、高压配电箱或驱动系统中有任一个系统的工作出现故障时，则整车控制器控制整车的逻辑档位调至n档，以完成目标档位的切换；
s6、当前档位为d档，而档位开关的目标档位为r档，若后驱动电机的转速小于s5时，则整车控制器控制整车的逻辑档位调至r档，以完成目标档位的切换；若不满足上述条件，或档位开关、制动踏板、氢燃料电池系统、动力电池管理系统、高压配电箱、驱动系统中任一处于故障状态，则整车控制器发送无效换挡信息至hmi显示屏；
s7、当前档位为r档，而档位开关的目标档位为d档，若后驱动电机的转速大于s6时，则整车控制器控制整车的逻辑档位调至d档，以完成目标档位的切换；若不满足上述条件，或档位开关、制动踏板、氢燃料电池系统、动力电池管理系统、高压配电箱或驱动系统中任一处于故障状态，则整车控制器发送无效换挡信息至hmi显示屏。
进一步地，s2中s1＝-50rpm，d1＝10％，s2＝3000rpm。
进一步地，s4中s3＝50rpm，s4＝-1500rpm。
进一步地，s4中s5＝30rpm。
进一步地，s4中s6＝-30rpm。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：(1)本发明所述的一种燃料电池氢能汽车的换档系统，该系统功能完善，各控制单元协调合作，共同完成换档系统功能，具有很高的稳定性和可靠性；hmi显示屏可对不符合换档的工况进行禁止换档操作提示，告知驾驶员当前工况的换档操作是允许的，防止驾驶员由于信息提示不全导致错误的车辆操作，增加车辆安全性；
(2)本发明提供的换档系统的控制方法，能对工况场景进行自我识别，可实现全场景覆盖，比传统的换档考虑的更加周到；而当识别到车辆状态处于适合换档工况时，能够开启换档系统功能，当识别到车辆状态处于不适合换档工况时，能够主动关闭换档系统功能，不影响车辆正常使用，同时hmi提示车辆状态不符合换档要求；此外，该控制方法将复杂功能简单化，提高氢能汽车换档系统的包容性和可实现性。
附图说明
图1是本发明所述一种燃料电池氢能汽车的换档系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1，本发明的实施例提供了一种燃料电池氢能汽车的换档系统，包括整车控制器100、档位开关10、制动踏板20、氢燃料电池系统30、动力电池管理系统bms40、高压配电箱50、驱动系统和hmi显示屏70，所述驱动系统包括后驱动电机控制器60，所述整车控制器100分别与所述档位开关10和所述制动踏板20电连接，所述整车控制器100、所述氢燃料电池系统30、所述动力电池管理系统40、所述高压配电箱50、所述后驱动电机控制器60和所述hmi显示屏70均与can总线通讯连接。
在本发明中，所述档位开关10包括r档、d档和n档，其中，档位开关10和制动踏板20与整车控制器100的电连接结构为现有技术，氢燃料电池系统30包括燃料电池控制单元fcu，fcu将氢燃料电池系统30的燃料电池堆的工况信息发送到can总线上；动力电池管理系统40是整车的辅助能量来源，并将动力电池管理系统40的关键信息发送到can总线上；高压配电箱50是整车的高压能量分配系统，并将高压分配信息发送到can总线上；驱动电机系统是整车的驱动动力的来源，通过后驱动电机控制器60将后驱动电机61的转速信息发送到can通总线上。其均为现有技术，在此不对其具体连接结构和工作原理进行赘述。
整车控制器100通过硬线采集档位开关10的状态信息获取驾驶员的目标档位信息，通过硬线获取制动状态信息和制动深度信息，同时后驱动电机控制器60发送后驱动电机61的转速信息和后驱动电机61的故障状态信息发送至can总线上，整车控制器100从can总线上获取后驱动电机61转速信息和后驱动电机61故障状态信息此外，整车控制器100通过从can总线上货区氢燃料电池系统30、动力电池管理系统40和高压配电箱50的故障状态信息，这些故障状态信息判断整车是否处于可行驶状态，若是处于可行驶状态，则允许档位切换，若是处于不可行驶状态，则默认为整车的逻辑档位为n档且不允许档位切换；通过后驱动电机61转速信息，目标档位信息和制动踏板20状态信息判断换挡操作是否有效，若是有效则执行换挡，若是无效则发送换档无效状态至can总线上，hmi显示屏70从can总线上获取到换档无效状态信息后，显示换档无效信息至显示屏，提醒驾驶员注意。
在此，需要说明的是，本发明所述控制系统中，整车控制器100判断档位开关10、制动踏板20、氢燃料电池系统30、动力电池管理系统40、高压配电箱50和驱动系统处于故障状态的功能为现有技术。
一种燃料电池氢能汽车的换档系统的控制方法，其主要包括以下步骤：
s1、判断档位开关10、制动踏板20、氢燃料电池系统30、动力电池管理系统40、高压配电箱50和驱动系统的工作状态，若档位开关10、制动踏板20、氢燃料电池系统30、动力电池管理系统40、高压配电箱50和驱动系统均处于正常状态，则进行下一步，若档位开关10、制动踏板20、氢燃料电池系统30、动力电池管理系统40、高压配电箱50和驱动系统中任一处于故障状态，同时，整车控制器100检测到驾驶员的换挡操作意图，则整车控制器100发送报警信息至hmi显示屏70；
具体的，整车启动后，整车控制器100分别获取档位开关、制动踏板20、氢燃料电池系统30、动力电池管理系统40、高压配电箱50和驱动系统的工作信息，并判断档位开关10、制动踏板20、氢燃料电池系统30、动力电池管理系统40、高压配电箱50和驱动系统的工作状态，若档位开关10、制动踏板20、氢燃料电池系统30、动力电池管理系统40、高压配电箱50和驱动系统中有任一个系统的工作出现故障，同时，整车控制器100检测到驾驶员的换挡操作意图，整车控制器100发送报警信息至hmi显示屏70，hmi显示屏70从can总线上收到无效换挡操作信息后，hmi显示屏70屏幕显示：“无效换挡操作，请重新换档”，以提醒驾驶员；若档位开关10、制动踏板20、氢燃料电池系统30、动力电池管理系统40、高压配电箱50和驱动系统均处于正常状态，则进行下一步；在此，需要说明的是，整车控制器100判断档位开关10、制动踏板20、氢燃料电池系统30、动力电池管理系统40、高压配电箱50和驱动系统故障的方法适用于现有技术，即本发明与现有的氢能汽车中判断档位开关10、制动踏板20、氢燃料电池系统30、动力电池管理系统40、高压配电箱50和驱动系统故障的条件一致。
s2、当前档位开关10的档位为n档，其目标档位为d档：若后驱动电机61的转速大于s1且制动踏板20的制动深度大于d11，或者后驱动电机61的转速大于s2时，则整车控制器100控制整车的逻辑档位调至d档，以完成目标档位的切换；若不满足上述条件，且档位开关10、制动踏板20、氢燃料电池系统30、动力电池管理系统40、高压配电箱50或驱动系统中任一处于故障状态，则整车控制器100发送无效换挡信息至hmi显示屏70；其中，s1＝-50rpm，d11＝10％，s2＝3000rpm。
具体的，在切档前，整车的逻辑档位和档位开关10均处在n档，当整车控制器100检测驾驶员的目标档位为d档时，整车控制器100从can总线上获取后驱动电机61的转速信息和制动踏板20的制动信息，若后驱动电机61的转速大于-50rpm且制动踏板20的制动深度大于10％，或者后驱动电机61的转速大于3000rpm时，则整车控制器100控制整车的逻辑档位调至d档，驾驶员则可实现从n档至d档的切换；若不满足上述条件，或档位开关10、制动踏板20、氢燃料电池系统30、动力电池管理系统40、高压配电箱50、驱动系统中任一处于故障状态，则整车控制器100发送无效换挡信号至can总线，hmi显示屏70从can总线上收到无效换挡操作信息后，hmi显示屏70屏幕显示：“无效换挡操作，请重新换档”，以提醒驾驶员。
s3、当前档位开关10的档位为d档，其目标档位为n档：若档位开关10、制动踏板20、氢燃料电池系统30、动力电池管理系统40、高压配电箱50或驱动系统中有任一个系统的工作出现故障时，则整车控制器100控制整车的逻辑档位调至n档，以完成目标档位的切换；
具体的，在切档前，整车的逻辑档位和档位开关10均处在d档，当整车控制器100检测驾驶员的目标档位为n档时，整车控制器100从can总线上获取档位开关10、制动踏板20、氢燃料电池系统30、动力电池管理系统40、高压配电箱50和驱动系统的工作状态信息，若档位开关10、制动踏板20、氢燃料电池系统30、动力电池管理系统40、高压配电箱50或驱动系统中有任一个系统的工作出现故障时，则整车控制器100控制整车的逻辑档位调至n档，驾驶员则可实现从d档至n档的切换，否则整车控制器100控制整车的逻辑档位不能调至n档，驾驶员则不能实现从d档至n档的切换。
s4、当前档位开关10的档位为n档，其目标档位为r档：若后驱动电机61的转速小于s3且制动踏板20的制动深度大于d1，或者后驱动电机61的转速小于s4时，则整车控制器100控制整车的逻辑档位调至r档，以完成目标档位的切换；若不满足上述条件，或档位开关10、制动踏板20、氢燃料电池系统30、动力电池管理系统40、高压配电箱50、驱动系统中任一处于故障状态，则整车控制器100发送无效换挡信息至hmi显示屏70；其中，s3＝50rpm，s4＝-1500rpm。
具体的，在切档前，整车的逻辑档位和档位开关10均处在n档，当整车控制器100检测驾驶员的目标档位为r档时，整车控制器100从can总线上获取后驱动电机61的转速信息和制动踏板20的制动信息，若后驱动电机61的转速小于50rpm且制动踏板20的制动深度大于10％，或者后驱动电机61的转速小于-1500rpm时，则整车控制器100控制整车的逻辑档位调至r档，驾驶员则可实现从n档至r档的切换，否则则整车控制器100控制整车的逻辑档位不能调至r档，驾驶员则不能实现从n档至r档的切换。若不满足上述条件，或档位开关10、制动踏板20、氢燃料电池系统30、动力电池管理系统40、高压配电箱50、驱动系统中任一处于故障状态，则整车控制器100发送无效换挡信号至can总线，hmi显示屏70从can总线上收到无效换挡操作信息后，hmi显示屏70屏幕显示：“无效换挡操作，请重新换档”，以提醒驾驶员。
s5、当前档位为r档，而档位开关10的目标档位为n档，若档位开关10、制动踏板20、氢燃料电池系统30、动力电池管理系统40、高压配电箱50或驱动系统中有任一个系统的工作出现故障时，则整车控制器100控制整车的逻辑档位调至n档，以完成目标档位的切换；
具体的，在切档前，整车的逻辑档位和档位开关10均处在r档，当整车控制器100检测驾驶员的目标档位为n档时，整车控制器100从can总线上获取档位开关10、制动踏板20、氢燃料电池系统30、动力电池管理系统40、高压配电箱50和驱动系统的工作状态信息，若不满足上述条件，或档位开关10、制动踏板20、氢燃料电池系统30、动力电池管理系统40、高压配电箱50、驱动系统中有任一个系统的工作出现故障时，则整车控制器100控制整车的逻辑档位调至n档，驾驶员则可实现从r档至n档的切换。
s6、当前档位为d档，而档位开关10的目标档位为r档，若后驱动电机61的转速小于s5时，则整车控制器100控制整车的逻辑档位调至r档，以完成目标档位的切换；若不满足上述条件，或档位开关10、制动踏板20、氢燃料电池系统30、动力电池管理系统40、高压配电箱50或驱动系统中任一处于故障状态，则整车控制器100发送无效换挡信息至hmi显示屏70；其中，s5＝30rpm。
具体的，在切档前，整车的逻辑档位和档位开关10均处在d档，当整车控制器100检测驾驶员的目标档位为r档时，整车控制器100从can总线上获取后驱动电机61的转速信息和制动踏板20的制动信息，若后驱动电机61的转速小于30rpm时，则整车控制器100控制整车的逻辑档位调至r档，驾驶员则可实现从n档至r档的切换，否则整车控制器100控制整车的逻辑档位调至r档，驾驶员则可实现从n档至r档的切换。若不满足上述条件，或档位开关10、制动踏板20、氢燃料电池系统30、动力电池管理系统40、高压配电箱50、驱动系统中任一处于故障状态，则整车控制器100发送无效换挡信号至can总线，hmi显示屏70从can总线上收到无效换挡操作信息后，hmi显示屏70屏幕显示：“无效换挡操作，请重新换档”，以提醒驾驶员。
s7、前档位为r档，而档位开关10的目标档位为d档，若后驱动电机61的转速大于s6时，则整车控制器100控制整车的逻辑档位调至d档，以完成目标档位的切换；若不满足上述条件，或档位开关10、制动踏板20、氢燃料电池系统30、动力电池管理系统40、高压配电箱50、驱动系统中任一处于故障状态，则整车控制器100发送无效换挡信息至hmi显示屏70；其中，s6＝-30rpm。
具体的，在切档前，整车的逻辑档位和档位开关10均处在r档，当整车控制器100检测驾驶员的目标档位为d档时，整车控制器100从can总线上获取后驱动电机61的转速信息和制动踏板20的制动信息，若后驱动电机61的转速大于-30rpm时，则整车控制器100控制整车的逻辑档位调至d档，驾驶员则可实现从r档至d档的切换，否则整车控制器100控制整车的逻辑档位调至d档，驾驶员则可实现从r档至d档的切换。若不满足上述条件，或档位开关10、制动踏板20、氢燃料电池系统30、动力电池管理系统40、高压配电箱50、驱动系统中任一处于故障状态，则整车控制器100发送无效换挡信号至can总线，hmi显示屏70从can总线上收到无效换挡操作信息后，hmi显示屏70屏幕显示：“无效换挡操作，请重新换档”，以提醒驾驶员。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种燃料电池氢能汽车的换档系统的控制方法，其特征在于，
包括换档系统，所述换挡系统包括整车控制器(100)、档位开关(10)、制动踏板(20)、氢燃料电池系统(30)、动力电池管理系统(40)、高压配电箱(50)、驱动系统和hmi显示屏(70)；
换档系统的控制方法，主要包括以下步骤：
s1、判断档位开关(10)、制动踏板(20)、氢燃料电池系统(30)、动力电池管理系统(40)、高压配电箱(50)和驱动系统的工作状态，若档位开关(10)、制动踏板(20)、氢燃料电池系统(30)、动力电池管理系统(40)、高压配电箱(50)和驱动系统均处于正常状态，则进行下一步，若档位开关(10)、制动踏板(20)、氢燃料电池系统(30)、动力电池管理系统(40)、高压配电箱(50)和驱动系统中任一处于故障状态，则整车控制器(100)发送报警信息至hmi显示屏(70)；
s2、当前档位开关(10)的档位为n档，其目标档位为d档：若后驱动电机(61)的转速大于s1且制动踏板(20)的制动深度大于d11，或者后驱动电机(61)的转速大于s2时，则整车控制器(100)控制整车的逻辑档位调至d档，以完成目标档位的切换；若不满足上述条件，或档位开关(10)、制动踏板(20)、氢燃料电池系统(30)、动力电池管理系统(40)、高压配电箱(50)、驱动系统中任一处于故障状态，则整车控制器(100)发送无效换挡信息至hmi显示屏(70)；
s3、当前档位开关(10)的档位为d档，其目标档位为n档：若档位开关(10)、制动踏板(20)、氢燃料电池系统(30)、动力电池管理系统(40)、高压配电箱(50)或驱动系统中有任一个系统的工作出现故障时，则整车控制器(100)控制整车的逻辑档位调至n档，以完成目标档位的切换；
s4、当前档位开关(10)的档位为n档，其目标档位为r档：若后驱动电机(61)的转速小于s3且制动踏板(20)的制动深度大于d1，或者后驱动电机(61)的转速小于s4时，则整车控制器(100)控制整车的逻辑档位调至r档，以完成目标档位的切换；若不满足上述条件，或档位开关(10)、制动踏板(20)、氢燃料电池系统(30)、动力电池管理系统(40)、高压配电箱(50)、驱动系统中任一处于故障状态，则整车控制器(100)发送无效换挡信息至hmi显示屏(70)；
s5、当前档位为r档，而档位开关(10)的目标档位为n档，若档位开关(10)、制动踏板(20)、氢燃料电池系统(30)、动力电池管理系统(40)、高压配电箱(50)或驱动系统中有任一个系统的工作出现故障时，则整车控制器(100)控制整车的逻辑档位调至n档，以完成目标档位的切换；
s6、当前档位为d档，而档位开关(10)的目标档位为r档，若后驱动电机(61)的转速小于s5时，则整车控制器(100)控制整车的逻辑档位调至r档，以完成目标档位的切换；若不满足上述条件，或档位开关(10)、制动踏板(20)、氢燃料电池系统(30)、动力电池管理系统(40)、高压配电箱(50)或驱动系统中任一处于故障状态，则整车控制器(100)发送无效换挡信息至hmi显示屏(70)；
s7、当前档位为r档，而档位开关(10)的目标档位为d档，若后驱动电机(61)的转速大于s6时，则整车控制器(100)控制整车的逻辑档位调至d档，以完成目标档位的切换；若不满足上述条件，或档位开关(10)、制动踏板(20)、氢燃料电池系统(30)、动力电池管理系统(40)、高压配电箱(50)或驱动系统中任一处于故障状态，则整车控制器(100)发送无效换挡信息至hmi显示屏(70)。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池氢能汽车的换档系统的控制方法，其特征在于，s2中s1＝-50rpm，d1＝10％，s2＝3000rpm。
3.根据权利要求1所述的一种燃料电池氢能汽车的换档系统的控制方法，其特征在于，s4中s3＝50rpm，s4＝-1500rpm。
4.根据权利要求1所述的一种燃料电池氢能汽车的换档系统的控制方法，其特征在于，s4中s5＝30rpm。
5.根据权利要求1所述的一种燃料电池氢能汽车的换档系统的控制方法，其特征在于，s4中s6＝-30rpm。
技术总结